RU2668681C1

RU2668681C1 - Mobile installation for burning organic waste on solid waste landfills

Info

Publication number: RU2668681C1
Application number: RU2017145056A
Authority: RU
Inventors: Олег Савельевич Кочетов
Original assignee: Олег Савельевич Кочетов
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2018-10-02

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention is intended for thermal neutralization and utilization of organic waste at the places of their direct formation or collection with direct exit from there and disposal of waste on the road. Mobile unit consists of a pyrolysis furnace body, a module for supplying air and energy to the combustion chamber of the furnace, contains a waste gas recycling system and consists of the following main units: chassis of the vehicle with a control cabin sprung against the chassis by the cabin amortization system, on which a platform with a vibration isolation system is disposed relative to the vehicle chassis, wherein the rotation of the furnace can be provided, for example, by means of a gear or chain transmission, the rotation of which is set from the shaft, the rotating wheel on which it is fixed, the shaft rotating from the drive of an electric or diesel engine, and in the center of the end surface of the housing there is provided a seat for mounting the burner and the outer connection of the burner is connected by means of a rotatable detachable connection along the axis of symmetry of the cup with the pipeline of supply to the burner of the fuel mixture, while the furnace design is a metal cup-like container, which is the furnace body, which can also contain a hinged cover for loading waste, and the inner surface is made of heat-resistant steel, resistant to an aggressive environment, which has screw projections on its inner surface. Moreover, the burner of the fuel mixture contains a hollow body with a channel for supplying a liquid in which a diffuser is mounted in the form of oppositely arranged vertices and axisymmetric hollow conical swirlers: upper and lower, the conical shell of the lower swirl is fixed by means of at least three spokes fixed at one end to the conical shell of the lower swirler in its upper part and the other end to the annular groove of the nozzle channel formed on its inner surface, and the vertex of conical surface of conical shell of the upper swirl is fixed in a circular perforated plate installed in the annular groove of the nozzle channel and supported by the vertex of the lower swirl fixed in the nozzle channel by means of spokes, while on the external surfaces of the hollow cone swirls through-screw threads are made, and the throttling effect of the atomizer is generally determined by the total throughput of its constituent elements, in order to obtain a finely dispersed spray, the total throughput of the upper swirler and the perforated plate is greater than that of the lower swirler, and a diffuser with a circular perforated plate mounted on its cut is fixed to the lower end surface of the cylindrical hollow body.EFFECT: increased productivity of thermal detoxification and utilization of organic waste both at the places of their direct location or collection, and with direct departure from there and waste disposal on the road.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сбора, либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге. В частности может быть использована для термической переработки биоорганических отходов: сельскохозяйственного производства; продуктов животноводства, птицеводства и рыбхозов, а также некоторых видов медицинских отходов лечебно-профилактических учреждений.The invention is intended for thermal disposal and disposal of organic waste at the places of their direct generation or collection, or with direct departure from there and waste disposal on the road. In particular, it can be used for thermal processing of bioorganic waste: agricultural production; livestock, poultry and fish farms, as well as certain types of medical waste from medical institutions.

В настоящее время возникает необходимость в утилизации указанных отходов в полевых условиях, на полигонах для их сбора, в местах их временного скопления и в удаленных медицинских учреждениях, с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды и населения. Например, для обеззараживания местности в случае падежа скота от эпидемии, куда мобильная печь может быть транспортирована. В противном случае, трупы животных приходится или закапывать в могильники, что запрещено или сжигать в стационарных установках куда трупы должны доставляться специальным транспортом. Это требует значительных финансовых затрат и большего времени для обезвреживания местности и увеличивает риск распространения инфекции. Аналогичные проблемы возникают при необходимости обезвреживания медицинских отходов.Currently, there is a need for the disposal of these wastes in the field, at landfills for their collection, in places of their temporary accumulation and in remote medical institutions, in order to ensure the environmental safety of the environment and the population. For example, to disinfect the area in case of cattle death from an epidemic, where a mobile oven can be transported. Otherwise, the corpses of animals must either be buried in burial grounds, which is prohibited or burned in stationary installations where the corpses must be delivered by special transport. This requires significant financial costs and more time to neutralize the area and increases the risk of infection. Similar problems arise when the disposal of medical waste is necessary.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является установка по патенту RU №2198024, состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов.The closest technical solution to the claimed object is the installation according to patent RU No. 2198024, consisting of a pyrolysis type furnace body, a module for supplying air and energy to the furnace combustion chamber containing an exhaust gas utilization system.

Недостатком известного устройства является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки. Опыт применения стационарных печей для утилизации органических отходов путем их сжигания, выявил и те их недостатки, которые ограничивают срок их эксплуатационной надежности. Применение стационарных печей в сельской местности нецелесообразно по причине их нерентабельности. Поскольку требование надежности является одним из основных, рассмотрим недостаток, устранение которого, необходимо выполнить в первую очередь. К главному недостатку следует отнести разрушение футеровки печи в следствии неравномерного распределения отходов, в камере сжигания, а, следовательно, и тепловой мощности в сочетании с агрессивной средой, создаваемой при сжигании отходов. Восстановление футеровки связано с большими затратами средств и времени. Обычно затраты по замене футеровки составляют примерно половину стоимости печи. Кроме того процесс разрушения футеровки в мобильной печи ускоряется из-за наличия вибраций во время движения.A disadvantage of the known device is the inability to use in the field, the complexity of the process and the need to bring waste to the place of processing. The experience of using stationary furnaces for the disposal of organic waste by burning them has also revealed their shortcomings that limit their operational reliability. The use of stationary furnaces in rural areas is impractical because of their unprofitability. Since the reliability requirement is one of the main ones, we will consider a drawback, the elimination of which must be performed first. The main disadvantage is the destruction of the furnace lining due to the uneven distribution of waste in the combustion chamber, and, consequently, thermal power in combination with the aggressive environment created by the burning of waste. The restoration of the lining is costly and time consuming. Typically, the cost of replacing the lining is about half the cost of the furnace. In addition, the process of destruction of the lining in a mobile furnace is accelerated due to the presence of vibrations during movement.

Технический результат - повышение производительности термического обезвреживания и утилизации органических отходов как на местах их непосредственного нахождения или сбора, так и с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге.EFFECT: increased productivity of thermal neutralization and disposal of organic waste both at the places of their direct location or collection, and with direct departure from there and waste disposal on the road.

Это достигается за счет того, что в мобильной установке для сжигания органических отходов, состоящей из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов, дополнительно имеется шасси транспортного средства с кабиной управления, подрессоренной относительно шасси системой амортизации кабины, на котором расположена платформа с системой виброизоляции относительно шасси транспортного средства, при этом вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от вала, крутящего колесо, на котором она закреплена, при этом вал вращается от привода электрического или дизельного двигателя, а в центре торцевой поверхности корпуса предусмотрено посадочное место для установки горелки, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси, которая содержит полый корпус с каналом для подвода жидкости, в котором закреплен распылитель, выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего и нижнего, при этом коническая обечайка нижнего завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала форсунки, выполненной на его внутренней поверхности, а вершина конической поверхности конической обечайки верхнего завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине, установленной в кольцевой канавке канала форсунки, и опирающейся на вершину нижнего завихрителя, закрепленного в канале форсунки посредством спиц, при этом на внешних поверхностях полых конических завихрителей выполнены сквозные винтовые нарезки, а дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов, причем для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего завихрителя и перфорированной пластины выполняют большей, чем у нижнего завихрителя, а к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса закреплен диффузор, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины.This is achieved due to the fact that in a mobile installation for burning organic waste, consisting of a pyrolysis-type furnace body, a module for supplying air and energy to the combustion chamber of the furnace containing an exhaust gas utilization system, there is an additional vehicle chassis with a control cabin sprung with respect to the chassis with a cabin damping system on which a platform with a vibration isolation system is located relative to the chassis of the vehicle, while the rotation of the furnace can be ensured, for example er, by means of a gear or chain transmission, the rotation of which is set from the shaft, the spinning wheel on which it is mounted, while the shaft rotates from the drive of an electric or diesel engine, and a seat for installing the burner is provided in the center of the end surface of the housing, and the outer nozzle of the burner connected via a rotary detachable connection along the axis of symmetry of the glass with the pipeline for supplying the fuel mixture to the burner, which contains a hollow body with a channel for supplying liquid, in which a retractor made in the form of opposed vertices and axisymmetric hollow conical swirls: upper and lower, while the conical shell of the lower swirl is fixed by at least three spokes fixed at one end to the conical shell of the lower swirl in its upper part, and the other end - in the annular groove of the nozzle channel, made on its inner surface, and the top of the conical surface of the conical shell of the upper swirl is mounted on a round perforated plate not installed in the annular groove of the nozzle channel, and resting on the top of the lower swirler, fixed in the nozzle channel by means of spokes, while through the screw threads are made on the outer surfaces of the hollow conical swirls, and the throttling effect of the atomizer as a whole is determined by the total throughput of its constituent elements, moreover, to obtain a finely dispersed spray, the total throughput of the upper swirl and perforated plate is greater than that of the lower curl erator and the lower end surface of the cylindrical hollow body is fixed diffuser installed on its cut circular perforated plate.

На фиг. 1 представлен общий вид установки, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А печи, на фиг. 3 - схема топливной горелкиIn FIG. 1 shows a general view of the installation; FIG. 2 is a transverse section aa of the furnace, in FIG. 3 - fuel burner diagram

Мобильная установка для сжигания органических отходов (фиг. 1 и 2) на полигонах по приему твердых бытовых отходов (ТБО) состоит из следующих основных узлов: шасси транспортного средства 14 на осях 19 колесных пар 20 с кабиной управления 17, подрессоренной относительно шасси 14 системой амортизации кабины 18, на котором расположена платформа 16 с системой виброизоляции 15 относительно шасси 14 транспортного средства. Для снижения передачи тепла от корпуса печи размер диаметра передаточного звена вращения может быть увеличен за счет припайки спиц 11 или увеличения диаметра самого колеса 10. Вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи 7, вращение которой задается от вала 3, крутящего колесо 12, на котором она закреплена. Вал 3 либо вращается от привода электрического или дизельного двигателя, либо вращение ему передается от вала двигателя автомобиля, например, аналогично принципу передачи вращения бетоносмесителя в бетономешалке. В центре торцевой поверхности корпуса 1 предусмотрено посадочное место для установки горелки 4 (фиг. 3), а наружный патрубок горелки 8 соединен посредством вращающегося разъемного соединения 5 по оси симметрии стакана с трубопроводом 9 подачи в горелку 4 топливной смеси.A mobile unit for burning organic waste (FIGS. 1 and 2) at landfills for receiving solid household waste (MSW) consists of the following main units: the chassis of the vehicle 14 on the axles 19 of the wheelset 20 with the control cabin 17 sprung from the chassis 14 cab 18, on which is located the platform 16 with a vibration isolation system 15 relative to the chassis 14 of the vehicle. To reduce heat transfer from the furnace body, the diameter of the transmission gear of rotation can be increased by soldering the spokes 11 or increasing the diameter of the wheel 10. The rotation of the furnace can be achieved, for example, by a gear or chain transmission 7, the rotation of which is set from the shaft 3, which rotates wheel 12 on which it is fixed. The shaft 3 either rotates from the drive of an electric or diesel engine, or the rotation is transmitted to it from the shaft of the car engine, for example, similarly to the principle of transmission of rotation of the concrete mixer in the concrete mixer. In the center of the end surface of the housing 1, a seat is provided for installing the burner 4 (Fig. 3), and the outer nozzle of the burner 8 is connected via a rotary detachable joint 5 along the axis of symmetry of the cup to the pipeline 9 for supplying the fuel mixture to the burner 4.

Конструкция печи представляет собой металлическую стаканоподобную емкость, являющуюся корпусом 1 печи, которая также может содержать откидную крышку для загрузки отходов. Внутренняя поверхность выполнена из жаропрочной стали, стойкой к агрессивной среде, имеющей на внутренней поверхности винтовые выступы 13 (по типу шнека). Они позволяют при вращении печи обеспечить равномерность нагрева свода и примыкающих к нему торцевых поверхностей печи, а также перемешивать отходы в камере сгорания для ускорения процесса сжигания отходов. Внешняя поверхность печи изготовлена из теплоизоляционных материалов. Форма корпуса печи может быть, например, цилиндрической или в форме другого тела вращения, например, в форме бетоносмесителя бетономешалки. Корпус 1 имеет вращающиеся соединения с опорными частями 2, закрепленными на передвижной платформе или на шасси автомобиля. Это может быть реализовано, например, посредством выполнения опорных частей 2 в виде цилиндрических тубусов, внутри которых корпус 1 печи вращается на роликовых опорах.The design of the furnace is a metal cup-like container, which is the housing 1 of the furnace, which may also contain a hinged lid for loading waste. The inner surface is made of heat-resistant steel, resistant to aggressive media, having screw projections 13 (like a screw) on the inner surface. They allow during rotation of the furnace to ensure uniform heating of the roof and adjacent end surfaces of the furnace, as well as to mix the waste in the combustion chamber to accelerate the process of burning waste. The outer surface of the furnace is made of heat-insulating materials. The shape of the furnace body can be, for example, cylindrical or in the form of another body of revolution, for example, in the form of a concrete mixer concrete mixer. The housing 1 has a rotating connection with the supporting parts 2, mounted on a movable platform or on the chassis of the car. This can be realized, for example, by making the supporting parts 2 in the form of cylindrical tubes, inside which the furnace body 1 rotates on roller bearings.

Горелка 4 топливной смеси (фиг. 3) состоит из цилиндрического полого корпуса 24 с каналом 22 для подвода жидкости, резьбовым участком 21 и пояском 23 со срезами под ключ.The burner 4 of the fuel mixture (Fig. 3) consists of a cylindrical hollow body 24 with a channel 22 for supplying liquid, a threaded section 21 and a belt 23 with turn-key sections.

В канале 22 для подвода жидкости закреплен распылитель, состоящий из трех дросселирующих элементов, и выполненный в виде, оппозитно расположенных вершинами, и осесимметричных полых конических завихрителей: верхнего 26 и нижнего 27. Коническая обечайка нижнего 27 завихрителя фиксируется посредством, по крайней мере, трех спиц 28, закрепленных одним концом на конической обечайке нижнего завихрителя, в ее верхней части, а другим концом - в кольцевой канавке канала 22 форсунки (на чертеже не показана), выполненной на его внутренней поверхности.An atomizer consisting of three throttling elements is fixed in the channel 22 for fluid supply and is made in the form of opposite vertices and axisymmetric hollow conical swirls: upper 26 and lower 27. The conical shell of the lower 27 swirl is fixed by means of at least three knitting needles 28, fixed at one end on the conical side of the lower swirl, in its upper part, and the other end - in the annular groove of the nozzle channel 22 (not shown), made on its inner surface.

Вершина конической поверхности конической обечайки верхнего 26 завихрителя крепится на круглой перфорированной пластине 25, установленной в кольцевой канавке канала 22 форсунки, и опирающейся на вершину нижнего 27 завихрителя, закрепленного в канале 22 форсунки посредством спиц 28.The top of the conical surface of the conical shell of the upper swirler 26 is mounted on a round perforated plate 25 mounted in the annular groove of the nozzle channel 22 and resting on the top of the lower 27 swirl mounted in the nozzle channel 22 by means of spokes 28.

На внешних поверхностях полых конических завихрителей 26 и 27 выполнены сквозные винтовые нарезки. При этом дросселирующий эффект распылителя в целом определяется суммарной пропускной способностью составляющих его элементов. Для получения мелкодисперсного распыла суммарную пропускную способность верхнего 26 завихрителя и перфорированной пластины 25 выполняют большей, чем у нижнего 27 завихрителя.On the outer surfaces of the hollow conical swirls 26 and 27, through screw threads are made. In this case, the throttling effect of the atomizer as a whole is determined by the total throughput of its constituent elements. To obtain a finely dispersed spray, the total throughput of the upper 26 swirl and the perforated plate 25 is greater than that of the lower 27 swirl.

Работа горелки со встречно направленными коническими завихрителями осуществляется следующим образом.The operation of the burner with counter-directed conical swirls is as follows.

Жидкость под давлением подается в полость канала 22 для подвода жидкости корпуса 24 форсунки, а затем поступает в распылитель, и выходит наружу, образуя мелкодисперсный поток жидкости.Liquid under pressure is fed into the cavity of the channel 22 for supplying fluid to the nozzle body 24, and then it enters the atomizer and exits, forming a fine liquid flow.

Использование форсунки описанной конструкции позволяет получить равномерный по объему поток капель мелкодисперсного распыла в диапазоне диаметров капель от 30 до 150 мкм при давлении подачи воды не более 1 МПа.Using the nozzle of the described design allows to obtain a uniform flow volume of fine spray droplets in the range of droplet diameters from 30 to 150 microns with a water supply pressure of not more than 1 MPa.

Возможен вариант, когда к нижней торцевой поверхности цилиндрического полого корпуса 24 закреплен диффузор 29, с установленной на его срезе круглой перфорированной пластины 30. Возможен вариант, когда на внешних поверхностях полых конических завихрителей 26 и 27 выполнена перфорация.A variant is possible when a diffuser 29 is fixed to the lower end surface of the cylindrical hollow body 24, with a round perforated plate 30 mounted on its slice. A variant is possible when perforation is performed on the outer surfaces of the hollow conical swirls 26 and 27.

Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.The presence of gas inclusions in a liquid additionally perturbs its surface, which leads to wave formation and volumetric crushing of the liquid film. The loss of mechanical energy during external acceleration (on the external conical surface) is reduced compared with the same acceleration in a closed channel.

Мобильная установка для сжигания органических отходов работает следующим образом.Mobile installation for burning organic waste is as follows.

В центре на противоположной торцевой поверхности стакана корпуса 1, являющейся откидной крышкой печи, выполнено отверстие для жесткого закрепления в нем патрубка трубы 6 для отвода продуктов сгорания. Загрузка печи отходами может осуществляться при открывании крышки печи, для чего патрубок трубы отсоединяется от неподвижного трубопровода 6. После загрузки печи крышка на корпусе плотно и герметично закрывается и патрубок трубы с помощью вращающегося соединения соединяется с отводящим трубопроводом. По трубопроводу 6 продукты сгорания поступают либо на очистной фильтр с выводом в атмосферу, либо перед этим в камеру дожигания (на чертеже не показана).In the center on the opposite end surface of the glass of the housing 1, which is a hinged lid of the furnace, a hole is made for rigidly securing the pipe pipe 6 in it to exhaust combustion products. Loading the furnace with waste can be done by opening the furnace lid, for which the pipe nozzle is disconnected from the fixed pipe 6. After loading the furnace, the lid on the body closes tightly and hermetically and the pipe pipe is connected to the outlet pipe using a rotating connection. By pipeline 6, the combustion products enter either the treatment filter with the outlet to the atmosphere, or before that to the afterburner (not shown in the drawing).

Сжигание отходов в печи осуществляется при ее вращении, что позволяет в случае чрезвычайных эпидемиологических ситуациях или при радиоактивном заражении местности быстро вывезти опасные для здоровья человека органические отходы с места происшествия, утилизируя их по дороге непосредственно на автомобиле или передвижной платформе, например, железнодорожного вагона. Поскольку устройство исключает использование футеровки в печи и за счет вращения печи происходит равномерное распределение тепловой мощности по ее внутренней поверхности, исключаются скачки теплового напряжения в материале корпуса печи, что повышает срок ее эксплуатационной службы и практически исключает потребность в ремонте в виду того, что внутри печи отсутствуют какие-либо узлы, кроме корпуса, которые подвергаются воздействию температурной агрессивной среды.Waste is burned in the furnace during its rotation, which allows in case of emergency epidemiological situations or during radioactive contamination of the area to quickly remove organic waste hazardous to human health from the scene, disposing of it on the road directly by car or a mobile platform, for example, a railway carriage. Since the device excludes the use of the lining in the furnace and due to the rotation of the furnace there is a uniform distribution of thermal power on its inner surface, thermal stress jumps in the material of the furnace body are eliminated, which increases its operational life and practically eliminates the need for repair, since the inside of the furnace there are no nodes other than the casing, which are exposed to a corrosive temperature environment.

Claims

A mobile unit for burning organic waste, consisting of a pyrolysis-type furnace body, a module for supplying air and energy to the furnace’s combustion chamber, containing an exhaust gas utilization system, consists of the following main units: vehicle chassis with a control cabin, cabin suspension system sprung relative to the chassis on which there is a platform with a vibration isolation system relative to the chassis of the vehicle, while the rotation of the furnace can be provided, for example, by means of a cog Atom or chain gear, the rotation of which is set from the shaft, the spinning wheel on which it is mounted, the shaft rotates from the drive of an electric or diesel engine, and in the center of the end surface of the housing there is a seat for installing the burner, and the outer nozzle of the burner is connected by means of a rotating detachable connection along the axis of symmetry of the glass with the pipeline for supplying the fuel mixture to the burner, while the design of the furnace is a metal glass-like container, which is the body furnace, which may also contain a hinged lid for loading waste, and the inner surface is made of heat-resistant steel, resistant to aggressive media, having screw protrusions on the inner surface, characterized in that the fuel mixture burner comprises a hollow body with a liquid supply channel in which fixed sprayer, made in the form of opposed vertices, and axisymmetric hollow conical swirls: upper and lower, while the conical shell of the lower swirl is fixed by m of at least three spokes fixed at one end on the conical shell of the lower swirl in its upper part, and the other end in the annular groove of the nozzle channel made on its inner surface, and the top of the conical surface of the conical shell of the upper swirl is mounted on a round perforated plate, installed in the annular groove of the nozzle channel and resting on the top of the lower swirl mounted in the nozzle channel by means of spokes, while on the outer surfaces of the hollow conical swirls Through threaded cuts are made, and the throttling effect of the atomizer as a whole is determined by the total throughput of its constituent elements, and to obtain a finely dispersed spray, the total throughput of the upper swirler and perforated plate is greater than that of the lower swirl, and fixed to the lower end surface of the cylindrical hollow body a diffuser with a round perforated plate mounted on its slice.